JPS6119800B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高濃度泥水シールド工法によつて掘削
された礫を破砕して排出する方法に関するもので
ある。

従来から、礫を含む透水係数の大きい地盤をシ
ールド工法で掘削する場合、多くは高濃度泥水工
法によつて行われている。

この工法は、シールド機のカツター板と該カツ
ター板の後方に設けた隔壁との間の隔室に高濃度
の泥水を供給し、カツター板によつて掘削された
土砂（多くの場合、礫を含んでいる）を高濃度泥
水の環流によつて排出するものであり、又、透水
係数の大なる地盤では被圧された高濃度泥水は目
詰め作用を行つて切羽の安定に適するものであ
る。

しかしながら、この工法は泥水を高濃度、即
ち、比重や粘性を高くするために、ベントナイト
等の材料を多量に混合する必要があり、その上、
排出された土砂と高濃度泥水とを分離する泥水分
離処理に膨大な経費を要する。

又、高濃度泥水は礫を多く含む掘削土砂の搬
送、排出に欠かせないものであるが、前述のよう
に比重、粘性が高いので管内抵抗も大きくなつて
環流設備や泥水処理設備の負荷の増大や能力の低
下を招くと共に礫の混入した土砂のスラリー輸送
中に礫によつて配管内や環流ポンプが閉塞し、掘
削不能、運搬機能の低下等をきたす欠点がある。

このため、泥水中の礫を分離することや小径の
礫に破砕してスラリー輸送を行つているが、この
場合でもシールド機の隔室から礫の分離、破砕装
置までの運搬手段に問題点があり、多くの場合に
スクリユーコンベアを用いなければならない。

さらに、泥水の環流回路を構成して該回路内の
泥水をを増速しながら礫を運搬することも行われ
ているが、礫径の大きさによつては運搬が不可能
な場合が生じ、その上、地盤内の数少ない大径礫
に対処するには不必要に大規模な設備を要すると
いう問題点がある。

本発明はこのような問題点をなくするために、
高濃度泥水シールド工法によつて掘削された大径
礫をシールド隔室から泥水環流閉回路中に送り出
す際に中径礫に破砕し、この中径礫を泥水環流閉
回路中で再度破砕して低濃度泥水循環通路側に排
出することを特長とする泥水シールド工法におけ
る礫破砕、排出方法を提供するものである。

本発明の実施例を図面について説明すると、１
はシールド機のスキンプレートで、その前部に隔
壁２を一体に設けてあり、この隔壁２の中央部に
カツター板３の回転軸４を回転自在に支承させ、
該回転軸４の適宜な駆動装置（図示せず）によつ
て回転させてカツター板３で地盤を掘削するもの
である。５は隔壁２の前面とカツター板３の背面
間で形成した隔室である。６はカツター板３の背
面外周部複数個所に固着した掻上げ板で、カツタ
ー板３によつて掘削された土砂を隔室５内の高濃
度泥水と混合すると共に隔室内上部に掻き上げる
ものである。７は隔壁後方側に配設した高濃度泥
水供管で、その開口端を隔壁２の下部に固着させ
て隔室５内に連通させてある。なを、この供給管
７は回転継手を介して前記回転軸４の中心内を通
じてカツター板３の背面側に連通させておいても
よい。

８は隔壁２の上部に設けた掘削土砂排出口で、
大径礫破砕装置９をその排出口の隔壁背面側に装
着してある。

１０は大径礫破砕装置９の出口側に連結し、連
通した低濃度泥水環流閉回路で、泥水供給管１１
と泥水戻り管１２と連結管１３とを接続して環流
回路を構成してなるものであり、泥水供給管１１
と連通した泥水戻り管１２の土砂搬送始端部を
やゝラツパ状に拡開させて前記大径礫破砕装置９
の出口に臨ませていると共に泥水戻り管１２と連
結管１３との接続部に前記大径礫破砕装置９によ
つて破砕された中径礫を小径礫に破砕する中径礫
破砕装置１４を配設し、この中径礫破砕装置１４
の礫排出口を中継管１５に連続、連通させてあ
る。１６は連結管１３の適所に配設した流水増速
ポンプで、泥水を増速させて環流閉回路１０内を
還流させるものである。

１７は低濃度泥水循環通路で、低濃度泥水の送
水管１８とバイパス管１９と排水管２０を接続し
てなるものであり、送水管１８を前述した泥水環
流閉回路１０の泥水供給管１１にバルブ２１を介
して連結、連通させていると共にバイパス管１９
にもバルブ２２を配設し、さらに排水管２０の適
所に排水ポンプ２３を設け又、この低濃度泥水循
環通路１７の送、送水管１８，２０と地上の泥水
処理設備（図示せず）との間で一回路を形成して
いるものである。

なお、切羽の圧力保持は、排泥側泥水の圧力を
所定圧に保持することによつて行うものである。

２４は中継管１５に設けたバルブであり、その
出口側の中継管端部を前記バイパス管１９と排水
管２０との連通部に接続してある。

前述した大径礫破砕装置９は上部可動破砕刃９
ａと下部固定破砕刃９ｂとからなり、これらの両
刃９ａ，９ｂ間の開口度は、その入口側（掘削土
砂排出口側）に大にして出口側に向かつて除々に
狭巾くしてあり、上部可動破砕刃９ａをスキンプ
レート１又は隔壁背面に固着したシリンダー２５
のピストン２６に一体の固定して該シリンダー２
５の作動により上下動可能にし、礫を破砕するよ
うに形成してある。

前記両刃９ａ，９ｂ間の間隔は、入口側におい
ては大径礫が通過する排出口８の開口度に等しく
し出口側においては前記中径礫破砕装置１４の最
大破砕径以下の礫が通過し得る開口度に形成して
ある。従つて、大径礫破砕装置９は中径礫破砕装
置１４の破砕能力以上の礫を含む掘削土砂が中径
礫破砕装置１４側に送り込まれるのを防止し、大
径礫が両刃９ａ，９ｂ間に喰い込むようにして停
止した時にシリンダー２４を作動させて中径礫以
下に破砕するものである。

２７は隔壁２の隔室内側において、排出口８の
下縁部から突設したシユートで、掘削土砂を排出
口８に導入するものである。２８はセグメント等
のトンネル支保工である。なお、泥水環流閉回路
１０の泥水戻り管１２は他の管よりも大径である
ことが望ましい。

以上のように構成した実施例の作用を述べる
と、まず、泥水環流閉回路１０と低濃度泥水循環
通路１７間のバルブ２１，２４を閉止して低濃度
泥水循環通路１７と地上の泥水処理設備との間で
泥水を環流させる。

次に、高濃度泥水供給管７を通じて高濃度泥水
を隔室５内に供給し、カツター板３を回転駆動し
て掘削した土砂と混合すると共に掻上げ板６によ
つて礫を掻上げてシユート２７に投入する。

カツター板３による掘削開始と同時に前記バル
ブ２１，２４を開くと、低濃度泥水循環通路１７
の送水管１８から一定圧力を有した低濃度泥水が
泥水環流閉回路１０の供給管１１に供給され、戻
り管１２、中径礫破砕装置１４を経て連結管１３
に設けた増速ポンプ１６によつて増速されながら
再び供給管１１へと環流する。

シユート２７に投入された掘削土砂中に大径礫
が存在しない場合には、該掘削土砂はシユート２
７から大径礫破砕装置９の両刃９ａ，９ｂ間を通
して前記泥水循環流中に入り、戻り管１２内を通
つて中径礫破砕装置１４により土砂中の中径礫が
小径礫に破砕されたのち該小径礫は中継管１５に
入り、バルブ２４を開くと低濃度泥水の一部によ
つて排水ポンプ２３を介して地上の泥水処理設備
まで圧送される。

一方、残りの低濃度泥水は、連結管１３を通つ
てポンプ１６により吸引、増速され、再び供給管
１１を環流して大径礫破砕装置９の出口側へと圧
送され、掘削土砂を戻し管１２側に搬送する。

又、礫と共に中継管１５に流出した低濃度泥水
と等量の泥水を送水管１８から供給管１１に補給
する。

掘削土砂の中に大径礫破砕装置９の出口よりも
大きい礫が混在している場合には、その礫が装置
９内に留まるので、シリンダー２５を作動させて
破砕刃９ａを下動させ、下部固定刃９ｂとによつ
て出口を通過可能な中径礫にまで破砕して戻り管
１２に送り出すものである。

このように、掘削土砂中に混在する礫をシール
ド機近傍で選択的に２段階に破砕してトンネル内
に配設した排水管内での搬送抵抗を小さくするも
のである。

以上のように本発明は、シールド機の隔壁によ
つて画成された隔室に泥水管を通じて高濃度の泥
水を供給すると共に隔壁の土砂排出口部に大径礫
を中径礫に破砕する装置を設けてその装置の出口
側に増速ポンプにより高速で環流する低濃度泥水
環流閉回路を連通させて前記大径礫破砕装置によ
り破砕された礫を該泥水環流閉回路の泥水戻り管
に送流し、さらにこの泥水戻り管中に設けた中径
礫破砕装置の出口側に連通した低濃度泥水循環通
路により地上に排出させることを特徴とする泥水
シールド工法における礫破砕、排出方法に係るも
のであるから、泥水環流閉回路中に掘削土砂を送
り込むので、高濃度泥水を直接環流させるよりも
ベントナイト等の高濃度化を行う材料の使量が少
なくてすむと共に高濃度泥水の絶対使用量を少な
くてよく、又、大径礫破砕装置と中径礫破砕装置
との２段階で礫を破砕するので、夫々の破砕能力
に過大な能力を必要とすることなく小型の破砕装
置で充分に効果を奏することができ、従つて、小
口径シールド掘削に適しているものである。

さらに、本発明方法によれば、泥水環流閉回路
の流速を大としているので、該回路の戻り管中に
流入する掘削土砂を迅速に搬送し得ると共に予め
土砂排出口部で大径礫を破砕して戻り管中に送流
させるので、管内に礫が詰まることなく、しかも
管内抵抗が少なくて泥水の比重や粘性が低くても
連搬できるものであり、且つ環流ポンプ類の負荷
を小さくし得るものである。

又、低濃度泥水からの掘削土砂の分離は容易で
あるから、高濃度泥水工法に比して経済的であり
その上、低濃度泥水は圧力の保持だけ行えば切羽
の安定を確保でき、濃度の品質管理は不必要とな
る等の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示す簡略縦断側面図で
ある。 １……シールド機のスキンプレート、２……隔
壁、３……カツター板、５……隔壁、８……掘削
土砂排出口、９……大径礫破砕装置、１０……泥
水環流閉回路、１１……供給管、１２……戻り
管、１４……中径礫破砕装置、１６……増速ポン
プ、１７……低濃度泥水循環通路、１８……送水
管、２０……排水管、２１，２２，２４……バル
ブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シールド機の隔壁によつて画成された隔室に
   泥水管を通じて高濃度の泥水を供給すると共に隔
   壁の土砂排出口部に大径礫を中径礫に破砕する装
   置を設けてその装置の出口側に増速ポンプにより
   高速で環流する低濃度泥水環流閉回路を連通させ
   て前記大径礫破砕装置により破砕された礫を該泥
   水環流閉回路の泥水戻り管に送流し、さらにこの
   泥水戻り管中に設けた中径礫破砕装置により前記
   中径礫を小径礫に破砕して中径礫破砕装置の出口
   側に連通した低濃度泥水循環通路により地上に排
   出させることを特徴とする泥水シールド工法にお
   ける礫破砕、排出方法。